不同方解石含量微生物胶结砂体细观损伤研究

作者：段宇; 徐国宾^*

来源：天津大学学报 (自然科学与工程技术版), 2019, 52(11): 1155-1162.

• 微生物胶结砂体
• 细观损伤
• 颗粒流程序
• 能量耗散
• 矩张量
• 声发射

微生物胶结砂体是一种新型绿色建筑材料,方解石是微生物胶结砂的主要矿化成分.为探究方解石含量对微生物胶结材料细观损伤特性的影响,开展微生物胶结砂体固化试验.以典型工况下微生物胶结砂体为样本,借助基于矩张量的声发射模拟算法,嵌入能量监测程序,基于离散单元法建立颗粒流数值模型,开展不同方解石含量的微生物胶结砂数值模拟研究.研究表明:随矿化产物方解石含量的提升,微生物胶结砂强度逐渐升高,荷载作用下微裂纹数增多且分布趋于密集,最终破坏形态均为拉剪复合破坏模式,不同形式能量耗散程度随之加强.不同方解石含量胶结试样峰值应力前主要表现为能量存储和缓慢耗散的特性,峰值应力后主要是能量释放的过程.试样破裂后的矩震级分布与破裂形态有着紧密的对应关系,利用矩震级分布可以较好地判定胶结试样裂纹的萌生及扩展交汇区域.声发射频率与破裂强度呈正态分布,声发射破裂强度在-6.7左右时具有较高的声发射频率,最高频率在0.16左右;声发射次数与微裂纹数呈负指数函数关系,单次声发射事件中产生的微裂纹数增多时,事件发生的次数逐渐减少.研究成果可以有效弥补现有技术手段对新型微生物建筑材料研究的不足,并为进一步深入研究提供一种有效的新方法.

• 单位
  水利工程仿真与安全国家重点实验室; 天津大学; 建筑工程学院